永不言弃 AMD服务器产品技术解析

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随着2009年3月31日英特尔Nehalem-EP系列(Xeon 5500)处理器的正式发布,让很多服务器用户都将关注的目光再度投向了Intel。

随着2009年3月31日英特尔Nehalem-EP系列(Xeon 5500)处理器的正式发布,让很多服务器用户都将关注的目光再度投向了Intel。但在大家聚焦Intel在x86服务器领域披荆斩棘的同时,关注一下AMD等服务器核心技术与产品提供商的x86服务器战略,显然能更好的让我们了解目前该领域的市场与技术状况。

一、全面出击,AMD的服务器处理器

在x86服务器领域,“至强(Xeon)”很好很强大,但随着AMD“皓龙(Opteron)”系列处理器在寻求更佳的价性比着力点上不断发力,让这个市场变得更多姿。

从整个微处理器市场占有量来看,依据2008年4季度的统计数据,Intel在第四季度的市场份额为81.8%,稳居首位,而AMD在全球CPU市场中的份额为10.6%。而在服务器处理器领域,这种差距更为明显。不过,AMD也并非止步不前。“每瓦效能和价格比”是AMD处理器在服务器领域征战的基石。而不断的推出具备“每瓦效能和价格比”的可以更好的对抗Intel新型服务器处理器的Opteron处理器将是AMD的一贯战略。为此,AMD在2008年11月17日正式推出研发代号Shanghai(上海)的Opteron四核心处理器。相较于核心代号Barcelona的前一代Opteron处理器,以***45nm制程生产的Shanghai,其主频提高至2.3-2.7GHz,二级缓存容量也提升到6MB,并强化了虚拟化、Java、资料库等应用环境效能表现。

 
》图1 Shanghai结构方块图

与采用高-k金属栅极的英特尔45纳米处理器不同,AMD在其45nm工艺中应用了超低K电介质互联与多重增强晶体管应变技术和沉浸式平板技术,可以降低互联电容、写入延迟和能量消耗,从而明显提升性能功耗比。这让Shanghai处理器可以在更小的空间内集成更多的晶体管,性能相比上一代处理器可提升***35%,空载时的功耗能够显著降低35%。

此外,为了获得更佳能耗比,新皓龙还应用了如双重动态电源管理和独立动态核心技术等新技术。其分别有平均处理器功耗105W(SE高性能版)、75W(标准版)、55W(HE低消耗功率版)的不同版本,可满足不同服务器处理器用户的需求。采用新型低功耗AMD皓龙“Shanghai HE”处理器的服务器,在与采用英特尔至强“低功耗”处理器的同等服务器对比测试中,AMD产品的功耗可降低13%-21%,同时具有更高的吞吐量性能。

当然,随着同样集成有内存控制器芯片并支持更节能的DDR3内存的Intel新一代Nehalem-EP系列(Xeon 5500)处理器的推出,将让AMD的这种短暂的优势不在。为此,AMD将希望压在了AMD***六核处理器Istanbul(伊斯坦布尔)身上,这款处理器采用全新“Istanbul”的插槽和散热设计,并仍可与目前市面上搭载AMD Opteron处理器的系统兼容。并且从初步测试结果来看,Istanbul处理器具备更优异的性能及每瓦性能,“尽管我们将核数增加了2个,但是伊斯坦布尔在散热和电源消耗上跟4核的上海是处于同等水平”,其将成为首款兼容于2路、4路甚至更高端系统的x86六核“每瓦效能和价格比***的”处理器。

二、永不言弃,AMD的服务器虚拟化

虚拟化已成为服务器领域最受关注的技术之一,而以英特尔Nehalem-EP平台为代表的服务器平台正在服务器虚拟化方面全面领先。面对Intel全面支持处理器(VT-x或VT-i)、芯片组(VT-d)、网络设备(VT-c)三套相辅相成的服务器虚拟化技术的战略,AMD也有相应的应对策略。

AMD已推出支持AMD Virtualization(AMD-V)虚拟化技术的一系列处理器产品,包括Socket F接口的Opteron。AMD的虚拟化技术与Intel***的类似技术异曲同工,它通过直接互连架构(Direct Connect Architecture)和在处理器和内存控制器中引入一个新模型和功能来提高CPU的虚拟应用,可提供直接的CPU到内存、CPU到I/O和CPU到CPU连接,以简化服务器虚拟化,可用于减轻VMware等虚拟软件部分工作负担,并最终包含输入/输出虚拟技术,可以大大提高处理器的运行能力。

 
》图2 AMD Virtualization技术已成服务器虚拟化***的硬件辅助解决方案之一

AMD-V技术最突出的特点在于对内存控制器的可控性上,它可通过对IO内存单元灵活管理,以防止虚拟机使用DMA来终止与真实硬件的隔离。能够减少程序的复杂性,提高虚拟系统的安全性,并通过兼容现有的虚拟系统管理软件来减少花费在虚拟管理系统上的费用。并且,相比Intel前代的服务器系统,AMD的系统由于集成内存控制器,可提供更高带宽、更短延时和可扩展的内存访问,让其在内存密集的虚拟化环境中的应用性能也更佳。

在AMD-V技术中,快速虚拟化索引技术(Rapid Virtualization Indexing,RVI)是它值得关注的技术之一。通过利用芯上硅资源(而非软件),RVI可以大大缩短管理程序周期和减小通常与虚拟化相关的性能影响。RVI使虚拟机可以更直接地管理内存,以提高众多虚拟化应用程序的性能。AMD服务器平台通过对RVI技术的应用,既可大大提高虚拟化应用程序的性能,又能加快虚拟机之间的切换速度(虚拟机之间进行切换的时间缩短25%),提高应用程序的响应能力,使用户可以在每台服务器上控制更多VM及***程度地增加虚拟化的益处。

DEV(Device Exclusion Vector,设备排斥向量)是另一项AMD虚拟技术专有功能,其可更有效的控制对虚拟机内存的访问,从而分离虚拟机以实现安全操作。通过创建拒绝外部设备(如硬盘、网络控制器等)的非授权内存访问请求的保护域,DEV在硬件中执行这些安全检查以提高效率,以提高服务器的安全性。

标记TLB(Translation Look-aside Buffer,地址转换后备缓冲器)也是AMD Opteron处理器的特定功能,其可可提高虚拟化环境的响应能力。它通过维护到VM单个内存空间的映射提高了虚拟机之间的切换速度,而竞争对手的前期解决方案不能区分VM的内存空间,增加了内存管理成本并减弱了在虚拟机之间进行切换时响应能力。

三、后记: 服务器领域需要竞争

无论是从技术发展的需要来看,还是从市场、用户的需求度方面来看,一家独霸的x86服务器市场是大家都不愿看到的,AMD的出现打破了这种可能出现的完全垄断。

 
》图3 具备优良热迁移(Live Migration)能力的AMD服务器能更好的满足用户的容灾需求

并且,无论从哪一方面来看,AMD的x86服务器解决方案都是一个价性比十足的解决之道。作为AMD64平台的一部分,AMD皓龙处理器拥有独特的设计用来加快吞吐量,如消除数据路由延迟的直连架构和高端的双倍采样数据总线的HyperTransport技术。其做为一种真正的64位解决方案,可为每台64位服务器应用程序都提供足够扩展的内存地址空间与迁移能力。

而随着AMD服务器虚拟化技术的不断成熟,AMD的服务器虚拟化技术已成为AMD服务器平台提升服务器效能,降低系统购置成本、能源消耗量、管理机台数量的有效解决方案,这是服务器发展过程中的必然,大势所趋。

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责任编辑:符甲 来源: IT168
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